Navegación en aguas restringidas: aparición del efecto “Squat” o asiento dinámico

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Se entiende por aguas restringidas toda zona por la cual un buque, a pesar de poder navegar, lo hace de forma tal que su maniobrabilidad queda restringida por factores exteriores a él. Estos factores son, básicamente, la superficie navegable y el agua bajo la quilla, o dicho de otra manera, la relación entre calado del buque (C) y la profundidad (P) y la manga del buque (Mb) y el ancho de la zona navegada (Mc). Haciendo la relación, es lógico deducir que, a mayor restricción, más próximo a 1 será el cociente obtenido por C/P y Mb/ Mc.

Así pues, durante la navegación en aguas restringidas, como puede ser en canales o ríos, puede aparecer el denominado efecto Squat, la peligrosidad del cual reside en la disminución de la presión del agua que circula en la obra viva del buque, provocando un aumento en el calado y, a su vez, un aumento en la posibilidad de sufrir una varada.

Para entender mejor este efecto es necesario hacer referencia al Principio de Bernoulli, el cual demuestra que las condiciones laminares de un líquido se mantienen siempre constantes dentro de un mismo recorrido. Para decirlo de otra forma, y aplicado a nuestro caso, imaginemos que el buque en navegación está parado, y lo que tiene velocidad es el agua, que circula de proa a popa. Pues bien, las condiciones del conjunto de agua se mantendrán en todo momento, desde que entran por proa, hasta que salen por popa, incrementando su velocidad por su paso por la quilla, obviamente, pues la misma cantidad debe pasar en el mismo tiempo.

navegacion enaguas

Todo esto viene definido por la siguiente fórmula:

navegacion en aguas tranquilas formula 1 Donde:

  • P es presión
  • ρ es densidad
  • h es altura
  • V es velocidad
  • K es constante

De esta fórmula pues, se extrae la conclusión que la constante tendrá el mismo valor para los dos tramos de circulación del agua y en donde sólo habrá dos variables, que son Presión y Velocidad. Si la velocidad aumenta en un lado, la presión deberá disminuir en otro. De ahí que cuando el agua pasa por debajo de la quilla, se produzca una disminución de la presión en forma de pérdida de sustentación que recibe el buque, lo que le producirá una inmersión o, lo que es lo mismo, un aumento de calado. Se tiene que tener en cuenta que la velocidad, al estar elevada al cuadrado, es el principal factor que provoca este efecto, por lo que el prevenirlo dependerá de moderar la velocidad del buque. Ésta es una de las razones por las cuales, durante el practicaje, al práctico se le debe dar la Speed Over Ground (SOG) y no la Speed Through Water. A velocidad 0, claro está, el efecto desaparece.

Como se ha visto, a mayor velocidad mayor es el efecto. Entonces de aquí también se desprende la conclusión que, con los mismos factores externos, un buque con formas llenas hará pasar la vena líquida a mayor velocidad que un buque de formas. Dicho de otra forma, el coeficiente de bloque también influye en la aparición de un mayor o menor efecto Squat.

El efecto, omitido durante mucho tiempo en el mundo marítimo, empezó a ser considerado como grave problema a medida que el tamaño de los buques aumentó, de manera que muchas zonas portuarias del mundo, pasaron de ser altamente seguras a ser tenidas en cuenta durante su navegación.

Esto hizo que la OMI adoptase la resolución A.601, por la cual la Administración, dentro del contexto SOLAS 74/78 y para todos los buques de más de 100m de eslora y para todos los buques tanque independientemente de su eslora, la obligación de llevar en el puente información específica acerca del efecto Squat, haciendo relaciones al coeficiente de bloque del buque, su velocidad y el efecto que produce, de forma que en todo momento, sabiéndose la velocidad de navegación se pueda consultar en cualquier momento.

Para su cuantificación teórica, como resultado del estudio más profundo que se hizo, se dedujo la siguiente fórmula:

navegacion en aguas tranquilas formula 2

Donde:

  • Cb, coeficiente de bloque, dado por       navegacion en aguas tranquilas formula 3, tal que
  • Vs = Volumen sumergido del buque
  • E = Eslora del buque
  • M = Manga del buque
  • C = Calado del buque
  • S es la relación de superficies entre buque y canal, dado pornavegacion en aguas tranquilas formula 4,  tal que
  • Mb = Manga del buque
  • C = Calado del buque
  • Mc = Manga del canal
  • P = Profundidad del canal
  • V = velocidad del buque

Por otra parte, para simplificar su cálculo, en aplicaciones prácticas se usa la siguiente:

navegacion en aguas tranquilas formula 5

Donde V y Cb se identifican con los valores de la fórmula teórica, y K dependerá de la condición externa por donde navegamos, siendo:

  • K = 2 para condición confinada, donde navegacion en aguas tranquilas formula 6
  • K = 1,5 para condición canales medios, donde  navegacion en aguas tranquilas formula 7
  • K = 1 para condición de aguas abiertas

Para la determinación del resultado de este estudio también se hace referencia a lo que se conoce como velocidad crítica. Esta velocidad es el límite que, una vez pasado, la inmersión provocada por el Squat pasa a no ser uniforme.

Para ello hace falta conocer el número de Froude Fr, el cual viene determinado por la relación entre la velocidad media de la corriente V, y la velocidad de una perturbación superficial C.

Entonces,

navegacion en aguas tranquilas formula 8

Sabiendo que el valor de la perturbación superficial C viene dado por la raíz del producto gravedad por  altura,

navegacion en aguas tranquilas formula 9

Se obtiene la siguiente igualdad:

navegacion en aguas tranquilas formula 10

Partiendo de aquí, Froude identificó tres condiciones para su famoso coeficiente.

  • Fr < 1                    corriente subcrítica
  • Fr = 1                    corriente crítica
  • Fr > 1                    corriente supercrítica

Como en Fr < 1 el movimiento es uniforme y lo que queremos es establecer el límite por el cual el efecto Squat deja de serlo, tomamos Fr = 1. Entonces,

navegacion en aguas tranquilas formula 11

A partir de esta velocidad, la inmersión de nuestro buque dejará de ser uniforme.

Aunque toda esta teoría es válida, hay también ciertas consideraciones a tener en cuenta:

  • Cuando se procede a entrar a aguas restringidas desde aguas abiertas en un intervalo de tiempo reducido, dicho efecto se multiplica un 20%.
  • Si se encuentra una irregularidad en el fondo, navegando ya en aguas restringidas, que disminuya el nivel de agua bajo la quilla, se pueden producir cabeceos de gran consideración.
  • De producirse una situación de cruce en aguas restringidas, el efecto puede aumentar del orden de un 100%, debido al oleaje producido.
  • El ser remolcado un buque hará que el efecto no desaparezca, pero sí disminuya, siempre que la hélice no esté trabajando a altas rpm.

Aunque pueda parecer un efecto un tanto exagerado a primera vista, el Squat es, entre otros, la cusa por la que el famoso Herald of Free Enterprise zozobrara en 1987.

Artículo escrito por: Andreu López Duran

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